1、第十一讲 机械能和内能,分子热运动,考点梳理,知识精讲,机械能和内能,动能和势能,机械能及其转化,物质的构成,分子热运动,扩散现象,分子热运动,分子动理论的基本观点,分子间既有引力又有斥力,内能,物体内能的改变,比热容,比热容,热量的计算热量,热机,内能的利用,热机的效率,燃料的热值,热机的效率,能量的转化及守恒,动能和势能,能量：物体能够对外做功，我们就说这个物体具有能量，简称能.能量的单位是_.（一个物体能够做的功越多，表示这个物体具有的能量越大）,动能,势能,重力势能,弹性势能,重力势能和弹性势能是常见的两种势能.,焦耳,动能,定义：物体由于_而具有的能,叫做动能.一切_的物体都具有动能
2、.,影响因素：质量相同的物体，_越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，_越大，它的动能也越大.,运动,运动,运动的速度,质量,重力势能,定义：在地球表面附近，物体由于_所具有的能，叫做重力势能. 影响因素：物体的_越大，位置越_，它具有的重力势能就越大.,高度,质量,高,弹性势能,能定义：物体由于_而具有的能，叫做弹性势能. 影响因素：物体的弹性形变越大，它具有的弹性势能就_.,发生弹性形变,越大,机械能及其转化,定义： _、 _和弹性势能统称为机械能.,动能和势能可以相互 _.,机械能守恒：如果只有动能和势能相互转化,尽管动能、势能的大小会变化，但机械能的总和 _，或者说，机械能是守恒的.
3、,动能,重力势能,转化,不变,物质的构成,常见物体尺寸由小到大的顺序依次为： 电子、中子、质子、原子核、原子、分子、生物体、月球、地球、太阳、太阳系、银河系.,构成：物质是由大量 _构成，分子 _由构成，原子由 _和 _构成，原子核由带正电的 _和不带电 _的构成.,分子,原子,原子核,核外电子,质子,中子,扩散现象,定义：不同的物质在互相 _时彼此进入对方的现象，叫做扩散. 影响因素：扩散现象与温度有关，且温度越高，扩散得越 _. 生活举例：“槐花飘香”、“酒香不怕巷子深”、闻到饭香和衣服褪色等.,接触,快,分子热运动,定义：一切物质的分子都在不停地做无规则的运动.由于分子的运动跟温度有关，
4、所以这种无规则运动叫分子的 _. 分子热运动与温度的关系：温度越 _，分子热运动越剧烈.,热运动,高,分子动理论 的基本观点,(1)常见的物质是由大量的 _、 _构成的. (2)构成物质的分子在不停地做 _. (3)分子间存在着 _和 _.,分子,原子,热运动,引力,斥力,分子间既有引力又有斥力,（1）当固体被压缩时，分子间的距离变小，作用力表现为斥力； （2）当固体被拉伸时，分子间的距离变大，作用力表现为引力； （3）如果分子相距很远，作用力就变得十分微弱可以忽略.,内能,定义：构成物体的所有分子，其热运动的 _与 _的总和，叫做物体的内能.单位为焦耳， 符号 _.,主要影响因素：一切物体，
5、不论温度高低，都具有内能.同一个物体，在相同物态下，温度越高，分子热运动越 _，内能越 _，温度降低时，内能 _；在温度相同、物态相同的情况下，质量越大，内能越 _.,动能,分子势能,J,剧烈,大,减小,大,物体内能 的改变,热量：在热传递过程中，传递能量的多少叫做热量.,热传递,做功,热传递,实质：能量的 _. 说明：(1)热传递条件：物体间存在 _； (2)热传递方向：能量从高温物体传递到低温物体，直到两物体温度 _为止. 生活举例：晒太阳、烧水做饭、哈气取暖等.,转移,温度差,相同,做功,实质：能量的 _. 做功改变内能的两种情况：(1)外界对物体做功，物体内能 _，其他形式能转化为内能
6、； (2)物体对外界做功，物体内能 _,内能转化为其他形式的能. 生活举例：钻木取火，搓手取暖等.,转化,增大,减小,比热容,定义：一定质量的某种物质，在温度升高时吸收的热量与它的质量和升高的温度乘积之比，叫做这种物质的比热容，用符号 _表示. 单位： _，读作：焦每千克摄氏度. 特性：比热容是反映物质自身性质的物理量，不同物质比热容一般不同.,水的比热容,c,J/(kg),水的比热容,水的比热容是 _，它的物理意义：_的水温度升高(或降低) _所吸收(或放出)的 _为4.2103 J. 应用：供暖装置的循环液、冷却剂、调节气候等.,4.2103J/(kg),1 kg,1 ,热量,热量的 计算
7、,热量计算：一般公式Q=cmt，Q表示 _,单位是J；c表示 _，单位是J/(kg)；m表示质量，单位是kg；t表示温度的变化，单位是 _.,公式,吸热：Q吸=cm(t末-t初) 放热：Q放cm(t初-t末),热量,比热容,定义：利用燃料燃烧释放出的能量的 _机械，叫做热机.,热机的工作原理：,种类：蒸汽机、内燃机、汽轮机、喷气发动机等.,热机,内燃机的工作过程及特点,做功,化学能,内能,机械能,燃料燃烧,做功,压缩冲程,做功冲程,机械,内,内,机械,燃料的热值,定义：某种燃料 _放出的热量与其质量之比，叫做热值，用符号 _表示. 单位：焦每千克，符号是 _. 特点：燃料的一种属性，与其形状、
8、体积、质量、是否充分燃烧无关，只与燃料的种类有关.,利用热值计算热量,Q=mq适用范围：固体、液体 Q=qV适用范围：气体,完全燃烧,q,J/kg,热机的效率,定义：热机用来做 _的那部分能量，与燃料完全燃烧放出的能量 _，叫做热机的效率.蒸汽机的效率为615；汽油机的效率为2030；柴油机的效率为3045.,提高效率途径：,(1)使燃料 _燃烧,如：将煤磨成煤粉或煤粒，加大送风量等； (2)尽量减小各种热量 _； (3)机件间保持良好的 _，减小 _.,有用功,之比,充分,损失,润滑,摩擦,能量的转化及守恒,能量的转化：自然界中，能量不但可以从一个物体转移到另一个物体，而且形式多样的能量之间
9、还可以相互 _. 能量守恒定律：能量既不会凭空 _，也不会凭空 _，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到其他物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持 _.,转化,消失,产生,不变,一,重难点突破,机械能及其转化,例 1 运动员站在地面用力竖直下抛乒乓球，球碰地后会弹跳到高于原抛球的位置下列有关说法中正确的是( ) A. 球开始下落时动能为零 B. 球弹跳到原抛球位置时仍具有动能 C. 球离地后的上升过程中势能转化为动能 D. 球在整个运动过程中机械能增加,B,例 2 如图所示，一个静止小球从A点沿粗糙程度相同的轨道下滑，经B点到达C点，从A点到达C点的过程中，小球的动能_；
10、小球的重力势能_；小球的机械能_(选填序号) 保持不变；一直减小；先增大后减小； 一直增大；先减小后增大,例2题图,机械能内部转化情况可用如图表示：(不计能量损失，物体质量不变),二,例 3 下列运动：湖面上柳絮飘扬；公路上大雾弥漫；炒菜时，满屋飘香；校园里花香四溢；刚刚装修好的房间内，能闻到强烈的甲醛气味；当汽车加油时，会闻到汽油味；在阳光的照射下会看到空气中布满灰尘；清水中滴入红墨水，整杯水变红；腌咸菜；放煤的墙角会变黑； 烟雾缭绕,分子运动与机械运动的区别,以上运动中属于分子运动的有_； 属于机械运动的有_,三,内燃机工作原理的理解,例4题图,例 4 如图所示，为生活中常用的热水瓶，其外
11、壁采用镀银的双层玻璃，注入一定量的热水后，立即盖上软木塞，软木塞会跳起来这一过程中瓶内气体的_能转化为软木塞的机械能汽油机的_冲程也发生同样的能量转化该过程中热水瓶内，水蒸气的温度_(选填“升高”“降低”或“不变”)，其内能_(选填“增大”“减小”或“不变”),减小,内,做功,降低,四,温度、热量、内能的关系,例5 判断下列说法的正误. (1)物体的内能越多，放热一定越多 ( ) (2)温度高的物体具有的内能一定多 ( ) (3)水沸腾时吸收热量，温度保持不变 ( ) (4)物体的温度为0 时，其内能为零 ( ) (5)物体吸收热量，内能一定增加 ( ) (6)物体温度升高，它的内能一定增加
12、( ),(7)物体温度升高，一定是吸收了热量 ( ) (8)物体吸收了热量，它的温度一定会升高 ( ) (9)温度相同的物体，其内能一定相等 ( ) (10)物体的内能增加，一定要吸收热量 ( ),对于内能、温度和热量之间的辨析，可以参照以下三点： (1)温度：表示物体的冷热程度，是一个状态量，只能说一个物体的温度是多少,(2)热量：是一个过程量，只能用“吸收”或“放出”描述(3)内能：是一个状态量，只能说“具有”、“增加”或“减少”,五,热量的计算,例 6 太阳能热水器内装有质量为50 kg、温度为20 的水，如果水温上升到60 ，需要吸收_J的热量若同样多的热量让等质量的砂石吸收，砂石升高
13、的温度比水升高的温度大，这是因为水的_比砂石的大 c水4.2103 J/(kg),比热容,8.4106,例 7 质量为10 kg、温度为20 的水，吸收1.26106 J 的热量后，温度将升高到_，若这些热量是由酒精完全燃烧提供的，至少需要_g酒精c水4.2103 J/(kg)， q酒精3107 J/kg,42,50,实验突破,基础小实验,1. 如图所示的滚摆，从最低处向上运动的过程中，能量转化为_.,命题点 动能和重力势能的转化,动能转化为重力势能,2. 如图所示，小球在弹跳过程中，由于克服阻力做功，部分机械能转化为_，所以再次弹起的高度越来越_，当小球第一次弹跳到最高点过程中，重力势能_，
14、动能_.,命题点 机械能和能量的转化,减小,内能,低,增大,3. 如图所示，一个瓶子装有密度比空气大的红棕色二氧化氮气体，另一个瓶子装有空气.实验现象说明_ _.,命题点 分子热运动,分子在不停地做无,规则运动,4. 如图所示，将两个铅柱的底面削平、削干净，然后紧紧地压在一起，两个铅柱就会结合起来，甚至下边吊一个重物都不能把它们拉开，这是因为_ _.,命题点 分子间作用力,分子之间存在,引力,5. 如图所示，迅速压下活塞，发现玻璃筒中的硝化棉燃烧，是由于_.,命题点 物体内能的改变,做功使物体的内能增大,6. 如图所示，空气推动塞子时，气体膨胀对外做功，其本身内能_.,命题点 物体内能的改变,
15、减小,属管壁的温度升高的.其中涉及的能量转化为_ _.,8. 塞子被酒精蒸气顶出时会观察到管口出现“白气”，管口出现的“白气”是_形成的.,7. 如图所示，把一根橡皮条缠在管子上并迅速来回拉动，很快会观察到塞子被酒精蒸气顶出.这是采用_的方法使金,命题点2 用物态变化解释现象,命题点1 内能的改变方式,能转化为内能,做功,机械,酒精蒸气液化,9. 如图所示，给试管内的水加热一段时间后，软木塞会冲出瓶口并在瓶口产生“白气”，瓶口出现的“白气”,命题点 物态变化的辨识、能量的转化,是水蒸气_形成的；软木塞冲出瓶口的过程是水蒸气的_能转化为塞子的_能的过程，能量的转化与热机的_冲程的能量转化相同.,
16、做功,液化,内,动,教材重点实验,实验一,探究物体的动能跟哪些因素有关,命题点： 1. 转换法的应用(通过物体推动其他物体运动距离来反映物体动能的大小，推动其他物体运动越远，物体的动能越大) 2. 选择同一个小球进行实验的目的(控制小球的质量相同),3. 让不同的小球从斜面的同一高度释放的目的(让小球滚动到斜面底部的速度相同) 4. 控制变量法的应用 a.研究动能的大小与速度的关系时，控制小球的质量相同，改变小球的速度大小，速度越大，动能越大 b.研究动能的大小与质量的关系时，控制小球的速度相同，改变小球的质量，质量越大，动能越大,5. 实验中，假设平面无阻力会出现的情况(小球速度将不会减小，
17、永远运动下去) 6. 机械能转化（物体从斜面释放运动到水平面，重力势能转化为动能；两物体碰撞后运动一段距离停下来，两物体的动能转化为内能） 实验结论：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大.,例 1 物体由于_而具有的能，叫做动能在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验中，小明提出如下猜想： A物体的动能可能与 物体的质量有关； B物体的动能可能与 物体的速度有关,运动,例1题图,设计以下探究实验：让质量为m的小球从高为h的斜槽上滚下，在水平面上运动运动的小球碰上水平面上静止的木块后，能将木块撞出一段距离s.实验过程如图甲、乙、丙所示，图中m
18、1m2、s1s2、s1s3、h1h2，水平面上所用的木块是同一木块 (1)通过观察比较_就可以反映小球动能的大小，这里用到的物理学研究问题的方法是_法(选填“放大”“控制变量”或 “转换”),木块被推动的距离,转换,(2)通过比较甲、乙两次实验，可初步验证_(填猜想序号)是正确的 (3)通过比较_两次实验，可初步验证猜想A是正确的 (4)实验表明：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越_；运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越_,B,甲、丙,大,大,【解析】物体由于运动而具有的能叫动能.（1）探究物体动能大小与哪些因素有关时，物体动能的大小无法直接体现，所以通过小球对木块做功的多少来体
19、现小球动能的多少，即通过木块被推动的距离来判断小球动能的大小，所用方法为转换法；（2）动能的大小与质量和速度有关，甲、乙两次实验保持小球的质量相同、高度h不同，则运动到水平面上的速度不同，乙中木块被推动的距离远，所以可以得出动能的大小可能与物体的速度有关，且物体质量一定时，速度越快动能越大，故初步验证B是正确；,（3）分析甲、丙两图，小球释放的位置相同，到达水平面时，初速度相同，当两球的质量不同，丙图中小球质量大，木块被推动的距离大，说明丙图中小球的动能大，故可以得出初步结论是：速度相同时，物体质量越大，动能越大，验证A的观点；（4）综上所述可得：质量相同的物体，运动的速度越大，它的动能越大；
20、运动速度相同的物体，质量越大，它的动能也越大.,(1)该实验应用的另一种研究方法是_法 (2)小明在准备实验器材的时候，有两块相同长度的光滑长木板A和粗糙长木板B，为了使实验顺利进行，小明应选择长木板_(选填“A”或“B”),控制变量,B,(3)在实验甲、丙中将两小球从斜面的_由静止释放，其目的是_ _ (4)小球从斜面释放运动到水平面能量转化情况为_，两物体碰撞后运动一段距离停下来是因为_,控制小球到达斜面底端时,同一高度,速度相同,受到非平衡力的作用,重力势能转化为动能,【解析】(1)该实验应用了两种研究方法，分别是控制变量法和转换法，因为物体的动能与物体的质量和速度有关，所以在研究与其中
21、一个因素的关系时，应采用控制变量法； (2)本实验中通过小车推动木块在水平木板上运动的距离大小来反映小车的动能大小，若选择的水平长木板表面光滑，则小车和木块在木板上运动时不受摩擦力，保持匀速直线运动，不能测出运动的距离，所以不能选择光滑木板，而应该选择较粗糙的长木板，这样便于使小车和木块很快停止，能够测出并比较运动的距离；,(3)让两小球从同一高度下落是为了使小球到达水平面的速度相同；（4）小球从斜面释放下落的过程中，高度减小，速度增大，所以将重力势能转化为动能，两物体碰撞后运动一段距离停下来是因为受到非平衡力的作用.,实验二,比较不同物质吸热的情况,命题点： 1. 实验前选相同规格的加热器及
22、相同质量的两种物质 2. 实验中最易遗漏的重要器材(天平、温度计和秒表) 3. 温度计的读数 4. 液体的选择(应选取质量和初温相同的不同液体),5. 选用相同热源的原因(保证相同加热时间内释放的热量相同) 6. 在该实验中，应该用酒精灯的外焰来加热 7. 转换法的应用 a升高相同的温度，用加热时间的长短来判断物体的吸热能力(加热时间越长，吸热能力越强) b通过加热相同的时间，比较温度变化判断物体的吸热能力(温度变化快的吸热能力弱),8. 记录加热时间的意义(反映物质吸收热量的多少) 9. 实验表格完善 10. 图像、实验数据分析(判断吸热能力)，总结实验结论,例 2 如图甲所示是“探究不同物
23、质吸热能力”的实验，将质量相等的煤油和水分别装在两个相同的烧杯中，并测出煤油和水的初温，然后用两个相同的酒精灯加热，每隔2 min记录一次温度实验记录如下表所示：,例2题图,(1)要完成该实验，除图甲所示器材外还需要的一个测量工具是_ (2)由记录表可知，对于质量相等的煤油和水：吸收相等热量，升温较快的是_；若使两者升高相同的温度，则_吸收的热量较多由此得出物质的吸热能力与物质的种类有关,秒表,煤油,水,(3)在对实验进行反思时，他们认为原方案有需要两次加热耗时长等缺点，因此改进方案并设计了图乙所示的装置，与原方案相比，该方案除克服了上述缺点外还具有的优点是_ _(答出一个即可),能让水和煤油
24、在相等时间内,吸收的热量相等,【解析】（1）该实验通过天平来测量水和煤油的质量，通过秒表测量实验时间，所以除了图中所示实验器材外，还需要的实验器材有秒表；（2）由表中实验数据可知，质量相等的煤油和水吸收相等的热量，升温较快的是煤油；若使两者升高相同的温度，水需要加热更长的时间，水吸收的热量较多.由此得出物质吸热能力与物质种类有关；（3）由图乙所示实验可知，实验用同一烧杯用“水浴法”对水与煤油同时加热，能让水和煤油在相等时间内吸收的热量相等.,(1)实验中选用相同的酒精灯加热，可以认为相同时间内煤油和水_相同 (2)某时刻温度计的示数如图所示，此时温度值是_. (3)实验中，用_间接反映液体吸收热量的多少,补充设问(2)题图,吸收热量,26,加热时间,
